Nová generace kompozitních materiálů pro vyztužování betonových konstrukcí

Zesilování konstrukcí metodou dodatečné externí výztuže pomocí kompozitních materiálů je jedním z mnoha způsobů pro zvýšení statických parametrů stavebních konstrukcí. Novým směrem uplatnění FRP materiálů je jejich využití při vyztužování betonových konstrukcí s cílem nahradit běžně používanou betonářskou výztuž.

Nová generace kompozitních materiálů pro vyztužování betonových konstrukcí

Článek se zabývá možnostmi použití vlákny vyztužených materiálů (FRP) v pozemním a dopravním stavitelství.

Obvykle se výztužné prvky z kompozitních materiálů aplikují formou externí lepené výztuže na povrch stávající konstrukce, v některých případech jsou výztužné prvky aplikovány do drážek v konstrukci. Zmíněné výztužné prvky se v moderním stavitelství nejčastěji používají k zesilování betonových, zděných, dřevěných a ocelových konstrukcí, u kterých došlo např. k překročení plánované únosnosti prvku. Často se také využívají při zesilování konstrukcí z důvodu plánovaného vyššího namáhání způsobeného rekonstrukcí a adaptací stávající konstrukce.

Mezi hlavní přednosti kompozitních materiálů patří:
•    vysoká pevnost v tahu
•    nízká hmotnost
•    antikorozní vlastnosti
•    netečnost vůči elektrickému a magnetickému poli

Novým směrem ve využití kompozitních materiálů ve stavebnictví je náhrada běžné ocelové výztuže kompozitní (sklolaminátovou) výztuží. Pro dočasné konstrukce (jejich předpokládaná životnost je do 2 let) lze používat výrobky obsahující polyesterovou pryskyřici, pro trvalé konstrukce je pak nutno využívat prvky vyrobené z vinylesterové pryskyřice. To je dáno chemickou reakcí mezi kompozitním materiálem a betonem, kdy polyesterová pryskyřice doznává ve střednědobém horizontu povrchové degradace vlivem alkalické koroze, čímž je snižována jak tahová pevnost kompozitní výztuže (zmenšením průřezové plochy), tak její soudržnost s betonem. U kompozitních výztužných prvků s vinylesterovou pryskyřicí toto riziko nehrozí, jelikož pryskyřice je vůči alkalitě betonu inertní.

Jednou z mnoha klasických technologií při budování nových staveb a také jejich rekonstrukcí je technologie stříkaného betonu, který je aplikován na konstrukci opatřenou běžnou betonářskou KARI sítí. Použití sklolaminátových výztužných sítí lze doporučit např. pro aplikaci v obtížně přístupných místech (např. mostní stavby, obr. 1), kde je hlavní výhodou nízká hmotnost a jednoduchost úpravy rozměrů ve stísněných prostorách, do konstrukcí ohrožených korozivními účinky např. posypových solí, chemikálií apod. (pojezdové plochy, opěrné zdi, podlahové konstrukce skladů chemikálií) či do jiných stavebních konstrukcí, kde lze využít výše uvedených výhod kompozitních materiálů.

Při kotvení sklolaminátových sítí na konstrukci dle stejných principů a postupů jako u KARI sítí nedochází při stříkání betonové směsi k nadměrným vibracím sítě (obr. 2), které by měly negativní vliv na výsledné parametry stříkaného betonu, tj. jeho soudržnost s podkladem a samotnou výztužnou sítí. Nezanedbatelnou výhodou použití nekovových sklolaminátových výztužných sítí je možnost snížení krycí vrstvy betonu, což dále přispívá ke snížení hmotnosti konstrukcí a úspoře nákladů.

Další možností použití sklolaminátových výztužných prvků je náhrada běžné betonářské výztuže v železobetonových konstrukcích. Použití nekovové výztuže může být vyvoláno nutností eliminovat nežádoucí vlivy bludných proudů, zajistit magneticky neutrální konstrukci v nemocnicích pro vyšetřovny magnetickou rezonancí (NMR) nebo CT, požadavkem na maximální eliminaci koroze betonové konstrukce vlivem rozmrazovacích prostředků (např. pojezdové plochy letišť, mostovky apod., obr. 3). Stejný typ výztuže se využívá v geotechnických aplikacích při výstavbě podzemních děl (tunely, kolektory), při stavbě podzemních stěn šachet v úsecích, kterými je nutno v dalším technologickém kroku jednoduše projít – tzv. technologie soft-eye (obr. 4). Dále jsou sklolaminátové prvky používány např. jako svahové hřebíky, skalní svorníky či kotevní mikropiloty ze samozavrtávacích sklolaminátových prvků.

Závěr

Využití vláknových kompozitních materiálů ve stavební praxi se v průběhu posledních 20 let stalo ověřenou a pro své nesporné výhody také vyhledávanou metodou zesilování konstrukcí zejména při provádění rekonstrukcí staveb a zvyšování únosnosti (zatížitelnosti) prvků stavebních konstrukcí. Novým a perspektivním směrem je využití těchto materiálů nejenom při rekonstrukcích a sanacích stávajících konstrukcí, ale také při výstavbě nových betonových konstrukcí, které jsou vystaveny působení agresivních činitelů, eventuálně se předpokládají problémy s bludnými proudy. Další možností použití jsou objekty, v jejichž prostorách mají být instalována zařízení citlivá na rušení magnetického pole (např. radiodiagnostické oddělení nemocnic s instalací zařízení pro magnetickou rezonanci či CT).
Společnost Minova Bohemia s.r.o. je dodavatelem kompozitních materiálů na bázi uhlíkových a skleněných vláken vyvíjených předními světovými výrobci těchto kompozitních materiálů. Sortiment nabízených výrobků určených k aplikaci jako externě lepená výztuž zahrnuje výztužné prvky ve formě lamel, tyčí a tkanin a to jak na bázi uhlíkových vláken – výrobky řady Carbopree, tak na bázi vláken skleněných – výrobky řady Glasspree. Sortiment výrobků pro vyztužování konstrukcí je dodáván pod obchodními názvy POWERTHREAD a POWERMESH. Jsme připraveni poskytnout projektantům i prováděcím firmám technickou pomoc při návrhu nebo realizaci konstrukcí s využitím kompozitních materiálů dodávaných naší společností.

Ing. Ondřej Šilhan, Ph.D.

Minova Bohemia s.r.o.
Lihovarská 10, 716 03 Ostrava - Radvanice
tel.: 596 232 801, fax: 596 232 994
e-mail: ondrej.silhan@minovaint.com, www.minova.cz

Vyhledávač stavebních pojmů

Nechte si zasílat měsíční newsletter

Na facebooku

NAŠI PARTNEŘI Další partneři